变形观测数据处理实用教案

会计学1变形变形(bin xng)观测数据处理观测数据处理第一页，共43页。第1页/共42页第二页，共43页。第2页/共42页第三页，共43页。计观测成果精度，正确评计观测成果精度，正确评定成果质量。定成果质量。第3页/共42页第四页，共43页。第4页/共42页第五页，共43页。确定函数模型法确定函数模型法第5页/共42页第六页，共43页。第6页/共42页第七页，共43页。第7页/共42页第八页，共43页。第8页/共42页第九页，共43页。第9页/共42页第十页，共43页。第10页/共42页第十一页，共43页。第11页/共42页第十二页，共43页。第12页/共42页第十三页，共43页。据作预处理外，对于高精度监据作预处理外，对于高精度监测网还应进行系统误差的统计测网还应进行系统误差的统计检验检验(jinyn)(jinyn)和补偿。和补偿。第13页/共42页第十四页，共43页。第14页/共42页第十五页，共43页。第15页/共42页第十六页，共43页。1. 1. 概述概述 变形观测除了现场进行观测取得第一手资料外，还必须进行变形观测除了现场进行观测取得第一手资料外，还必须进行观测资料的整理分析。观测资料的整理分析。 观测资料整理分析主要包括两个方面的内容观测资料整理分析主要包括两个方面的内容(nirng)(nirng)： 观测资料的整理和整编。这一阶段的主要工作是对现场观观测资料的整理和整编。这一阶段的主要工作是对现场观测所取得的资料加以整理，编制成图表和说明，使它成为便于使测所取得的资料加以整理，编制成图表和说明，使它成为便于使用的成果；用的成果； 观测资料的分析。这一阶段是分析归纳建筑变形过程、变观测资料的分析。这一阶段是分析归纳建筑变形过程、变形规律、变形幅度，分析变形的原因，变形值与引起变形因素之形规律、变形幅度，分析变形的原因，变形值与引起变形因素之间的关系，找出它们之间的函数关系，进而判断建筑物的工作情间的关系，找出它们之间的函数关系，进而判断建筑物的工作情况是否正常。在积累了大量观测数据后，又可以进一步找出建筑况是否正常。在积累了大量观测数据后，又可以进一步找出建筑物变形的内在原因和规律，从而修正设计的理论以及所采用的经物变形的内在原因和规律，从而修正设计的理论以及所采用的经验系数。验系数。第16页/共42页第十七页，共43页。2. 2. 资料整理资料整理(zhngl)(zhngl)步骤：步骤： 资料(zlio)的校核变形观测(gunc)资料的插补 填表绘图第17页/共42页第十八页，共43页。资料(zlio)的校核 校核各项原始记录，检查各次变形观测值的计算有否错误。 （1）原始观测记录应填写齐全，字迹清楚，不得涂改、擦改和转抄；凡划改的数字和超限划去的成果，均应注明原因，并注明重测结果的所在页数； （2）平差计算成果、图表及各种检验、分析资料，应完整、清晰、无误； （3）使用的图式、符号(fho)，应统一规格，描绘工整，注记清楚； （4）观测成果计算和分析中的数字取位要求见规范。第18页/共42页第十九页，共43页。变形观测(gunc)资料的插补 当由于各种主、客观条件的限制，实测资料出现漏测时，或在数据处理时需要利用等间隔观测值时，则可利用已有的相邻测次或相邻测点的可靠资料进行插补工作。 （1）按内在物理联系进行插补 按照物理意义，根据对已测资料的逻辑(lu j)分析，找出主要原因量之间的函数关系，再利用这种关系，将缺漏值插补出来。 （2）按数学方法进行插补 线性内插法：由某两个实测值内插此两值之间的观测值时，可用： 为效应(xioyng)量； 为时间 第19页/共42页第二十页，共43页。 拉格朗日内插计算：对变化情况复杂(fz)的效应量，可按下式计算： 式中： 为效应量； 为自变量。 用多项式进行曲线拟合，即： 式中方次和拟合所用点数必须根据实际情况适当(shdng)选择。第20页/共42页第二十一页，共43页。填表 对各种变形值按时间逐点填写观测(gunc)数值表。例如，某大坝变形观测(gunc)点，根据观测(gunc)记录整理填写的位移数值表见表1和表2。表1 某大坝5观测点1967年累计位移数值(shz)表（单位：mm）观测日期1 月10 日2 月11 日3 月10 日4 月11 日5 月10 日6 月10 日7 月11 日8 月11 日9 月10 日10 月11 日11 月11 日12 月10 日 4.0 6.2 6.5 4.2 4.3 5.0 2.2 3.8 1.5 2.0 3.5 4.0注： 为累计(li j)位移值。第21页/共42页第二十二页，共43页。表2 沉降(chnjing)数据一览表h1本期(mm)累计(mm)h2本期(mm)累计(mm)基期测量500165.30基期测量500129.80 第一期500164.990.310.3100第一期500129.49 0.310.3100第二期500165.17-0.180.1300第二期500130.10 -0.61-0.3000第三期500164.860.310.4400第三期500129.40 0.700.4000第四期500164.280.581.0200第四期500128.39 1.011.4100第五期500163.880.401.4200第五期500128.70 -0.311.1000第六期500164.28-0.401.0200第六期500129.01 -0.310.7900h3本期(mm)累计(mm)h4本期(mm)累计(mm)基期测量500209.30 基期测量500216.30 第一期500209.03 0.270.2700第一期500215.99 0.310.3100第二期500209.43 -0.40-0.1300第二期500216.48 -0.49-0.1800第三期500208.91 0.520.3900第三期500215.78 0.700.5200第四期500207.81 1.101.4900第四期500214.68 1.101.6200第五期500207.90 -0.091.4000第五期500214.89 -0.211.4100第六期500208.02 -0.121.2800第六期500214.89 0.001.4100h5本期(mm)累计(mm)h6本期(mm)累计(mm)基期测量500206.30 基期测量500209.50 第一期500206.09 0.210.2100第一期500209.29 0.210.2100第二期500206.52 -0.43-0.2200第二期500209.81 -0.52-0.3100第三期500205.82 0.700.4800第三期500208.89 0.920.6100第四期500204.72 1.101.5800第四期500208.10 0.791.4000第五期500204.81 -0.091.4900第五期500205.99 2.113.5100第六期500204.90 -0.091.4000第六期500208.10 -2.111.4000第22页/共42页第二十三页，共43页。绘图(hu t) 绘制各种变形过程线，建筑物变形分布图等。 观测点变形过程线可明显地反映出变形的趋势、规律和幅度(fd)，对于初步判断建筑物的工作情况是否正常是非常有用的。 图1是根据表1绘制的某大坝5观测点的位移过程线。图中横坐标表示时间，纵坐标为观测点的累计位移值。图1 某大坝(d b)5观测点的位移过程线 第23页/共42页第二十四页，共43页。图2 珠江骏景沉降(chnjing)观测TP曲线图第24页/共42页第二十五页，共43页。建筑物等沉降(chnjing)曲线图 第25页/共42页第二十六页，共43页。回弹(hu dn)量纵、横断面图 第26页/共42页第二十七页，共43页。地基土深层侧向(c xin)位移图 第27页/共42页第二十八页，共43页。滑坡观测点的位移与沉降(chnjing)综合曲线图 第28页/共42页第二十九页，共43页。第29页/共42页第三十页，共43页。 几何分析在于确定变形量的大小、方向及其变化, 即变形体形态的动态变化。物理解释在于确定引起变形的原因(例如是由某种荷载为主引起的周期性变形)和确定变形的模式(属于弹性变形还是塑性变形, 是 相对(xingdu)或绝对变形量的大小、几何分布和变化规律。自身内部变形还是整体变形等)。一般来说, 几何分析是基础, 主要是确定相对(xingdu)和绝对位移量, 物理解释则是从本质上 认识变形。变形的物理解释和变形预报可根据确定函数法如 动力学方程进行, 也可根据大量的监测资料用统计分析法进 行, 同时还可将两种方法结合起来进行综合分析预报。对于 为基准进行约束平差为宜。周期观测点场稳定性的统计检验第30页/共42页第三十一页，共43页。n 回归分析法n 时间(shjin)序列分析法n 频谱分析法n 卡尔曼滤波法n 有限元法n 人工神经网络法n 小波分析法n 系统论方法第31页/共42页第三十二页，共43页。n时间序列是按时间顺序的一组数字序列。n 一组观测值，若沿着时间先后有顺序产生，n 则称此组观测值为一时间序列，而正整数N被称n 为时间序列的长度。 n时间序列分析就是利用这组数列(shli)，应用数理统计方法加以处理，以预测未来事物的发展。n时间序列分析是定量预测方法之一。n该方法方法简单易行，便于掌握，但准确性差，一般只适用于短期预测。时间序列(xli)分析法简介第32页/共42页第三十三页，共43页。 它的基本原理： 一是承认事物发展的延续性。应用过去数据，就能推测事物的发展趋势。 二是考虑到事物发展的随机性。任何事物发展都可能受偶然因素(yn s)影响，为此要利用统计分析中加权平均法对历史数据进行处理。 时间(shjin)序列分析法的基本原理第33页/共42页第三十四页，共43页。时间序列分析法的基本计算(j sun)流程 以平稳时间序列为例 平稳随机序列或平稳随机过程. 它具有如下两个特点(tdin):第一,它的数学期望、方差不随时间变化,亦即E( Xt) = (1)E( Xt - )2 =2 (2) 第二,协方差函数只与时间间隔(jin g)t-s 有关：Cov(Xt,Xs) = E(Xt-)( Xs-)= R(t - s) (3)第34页/共42页第三十五页，共43页。 对某一随机序列的进行样本(yngbn)平均值、方差、自协方差、自相关函数,可作如下的一个估计： 如果平稳(pngwn)序列Zt 的数学期望为0 ,自协方差函数有如下性质Rz () = Cov( zt , zt +) =z2 = 0 或= 0 0则称Zt 为白噪声序列(xli)或纯随机序列(xli)第35页/共42页第三十六页，共43页。假定 zt 为白噪声,且序列(xli) Xt 满足则称 Xt 为P 阶自回归序列,这种模型简记为AR(p) ,在上式中参数i i = 1 ,2 , P 称为自回归系数。对上式两边(lingbin)乘因子Xt-再取数学期望后除以方差2x ,得：第36页/共42页第三十七页，共43页。确定AR( P) 模型(mxng)的阶数,即选取AR( P) 的最佳阶数P：n选择P 阶数的标准自然是预报时的残差方差最小为原则nP阶数标准通常(tngchng)使用最小信息准则n经验表明,对样本不大的长期预报来说,按r() 的绝对 n 值选择，一般选择绝对值较大3个前期变量第37页/共42页第三十八页，共43页。算例算例 某站以1980-1994年平均位移(wiy)量xt ( t = 1 ,2 , ,15) (表1) ,作为各态历经的平稳时间序列的一个现实,试建立 位移(wiy)的Yule-walker 自回归方程组,并对第16 年(即1995年)的位移(wiy)量进行预报。第38页/共42页第三十九页，共43页。第39页/共42页第四十页，共43页。(7) 回报检验,将历史个例因子代入上式求出历年(lnin)的 。例如,计算 (n=9 ,即第9年位移量距平的计算值) 应将xd(9 - 4) = xd5 = 9 , xd(9 - 7) = xd2 = - 10 , xd(9 - 8) = xd1 = - 5 代入自回归方程,即xd9 = - 0.38 9+0.34(-10)+0.18(-5)=-7.72- 8类似地算出xd10 , xd11 , , xd15计算值与实测值列表3。第40页/共42页第四十一页，共43页。(8) 对第16（1995）年位移量进行(jnxng)预报于是(ysh)第16年位移量计算值为:即1995年位移量的预报值为505.7mm.第41页/共42页第四十二页，共43页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第42页/共42页第四十三页，共43页。